Uso dos Recursos Genéticos

Uso dos Recursos Genéticos
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Transferir genes úteis encontradas em germoplasma exótico ou silvestre para
germoplasma agronomicamente aceitável.
–  Incorporação: refere-se a um programa de longa duração objetivando desenvolver uma
população adaptada localmente, usando germoplasma exótico que irá ampliar a base
genética de alguns materiais melhorados.
»  Bloco de genes
–  Introgressão: transferência de um ou poucos genes de germoplasma exótico ou espécie
silvestre para material adaptado e melhorado que não tem um determinado gene.
Primeiramente, é necessário que esse germoplasma, exótico ou silvestre, seja
caracterizado.
»  Retrocruzamentos
Importância
–  Aumentar a variabilidade genética
–  Diminuir a vulnerabilidade genética
–  Transferir genes ausentes na forma cultivada.
Principais usos:
–  Genes de resistência à insetos e doenças
–  Incorporação de novas características
–  Aumento da produção
–  Melhorar a adaptação
Tipos de Germoplasma
•  Cultivares
–  Sofreram um alto processo de seleção
»  tipo de planta
»  produção
»  etc..
–  São mais ou menos homogêneas
–  Possuem um conjunto de genes elites
–  Base genética estreita comparada com os progenitores
–  Usualmente são substituídas a cada cinco a dez anos
–  Pragas e doenças
•  Germoplasma obsoleto
– 
– 
– 
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Materiais já melhorado liberados no passado e substituído por uma nova cultivar
Normalmente são genitores, em programas de hibridização, de novas variedades
Ainda apresentam alguma variabilidade comparado com as novas variedades
CIMMYT: Grande banco com cultivares obsoletos.
•  Raças Locais e Espécies Silvestres
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– 
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Grandes repositórios de genes
São pouco conhecidos geneticamente
São usualmente heterogêneas
Pouco estudados
»  morfologicamente
»  bioquimicamente
»  geneticamente
»  em termos ambientais
Percentagem de acessos distribuídos no período 1996-2006 (FAO 2010)
Tipos
Dentro/
entre
IARCS
NARS países em
desenvolvimento
NARS
países
desenvol
vidos
Setor
Privado
Outros
Total de
acessos
% do
total
Raça local
57,9
48.5
45,0
51,7
65,7
194.546
51
Espécie
silvestre
29,2
19,0
40,5
7,1
19,1
104.982
27
Linha
melhorada
8,5
23,1
5,4
36,0
6,5
56.804
15
Cultivar
3,5
8,0
9,1
5,1
8,6
24.172
6
Outros
0,9
1,4
0,1
0,1
0,1
3.767
1
Espécies silvestres
Dificuldades no uso de ES
•  Barreiras de isolamento
–  Pré-fertilização
»  Divergência no habitat
»  Tempo de florescimento
»  Organização dos órgãos florais
»  Modo de reprodução
–  Pós-fertilização
»  Incompatibilidade cruzada
»  Inviabilidade do híbrido
»  Debilidade do híbrido
»  Esterilidade do híbrido
•  Caracteres Indesejáveis – Ligação genética
–  Lúpulo: gene para alta concentração de acido alfa ligado a gene
responsável pelo aroma não desejado em cerveja.
•  Metodologia de Retrocruzamento
Barreira de pré-fertilização
Fonte: Weber et al., 2012
Barreiras pós-fertilização: Não formação do fruto e sementes e
esterilidade do hibrido.
C. annuum x C. baccatum
C. baccatum x C. frutescens
C. frutescens x C. baccatum
C. baccatum x C. chinense
Campos (2006);
Monteiro et al., 2011
Esterilidade do HI
Complexos Gênicos -
Harlan & De Wet (1971)
•  Complexo Gênico Primário – GP1
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– 
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– 
– 
Facilidade de cruzamentos
Híbridos são férteis
Bom pareamento cromossômico
Segregação gênica é quase normal
Transferência gênica é simples
Corresponde ao conceito de espécie biológica
•  Complexo Gênico Secundário – GP2
– 
– 
– 
– 
– 
– 
Inclui todas as espécies biológicas que cruzarão com a cultura
Transferência gênica é possível
Existência de barreiras
Híbridos são estéreis e debilitados
Pareamento cromossômico falho
Esse gene pool poderá ser utilizado mas terá de ser muito trabalhado.
•  Complexo Gênico Terciário – GP3
–  Híbridos são completamente estéreis
–  Não é possível a transferência gênica
»  Cultura de embrião
»  Duplicação de cromossomos
»  Uso de uma terceira espécie para obter um híbrido com alguma
fertilidade
•  Exemplo
•  Complexo gênico do milho
–  GP1: Zea mays, Zea mexicana e Zea diploperenis
–  GP2: Zea perennis e Tripsacu,mm spp.
–  GP3: Parentes silvestres mais distantes e espécies silvestres afins.
•  G4???
–  Plantas transformadas????????
–  Transgenia
–  Gepts (2000)
Complexos Gênicos
(Harlan & De Wet, 1971)
Tomate
Capsicum spp
Complexo Annuum
C. annuum var. annuum
C. annuum var. glabriusculum
C. frutescens
C. chacoense
C. chinense
C. galapagoense
Complexo Baccatum
C. baccatum var. baccatum
C. baccatum var. praetermissum
C. baccatum var. pendulum
C. tovari
Complexo Pubescens
C. cardenasii
C. eximium
C. pubescens
Passiflora spp
GP 3
GP 2
GP 1
Hibridização gera descendência
fértil
Hibridização gera descendência parcialmente fértil ou infértil
A obtenção de híbridos só é possível mediante técnicas especiais.
Procedimentos de uso das ES ou germoplasma exótico
•  Piramidização ou Acúmulo de genes
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Genes exóticos transferidos para material cultivado
Retrocruzamentos
Marcadores moleculares
Transformação
Resistência a Phytophthora - soja
Diferentes raças fisiológicas - genes simples
•  Adaptação de germoplasma
»  Germoplasma exótico
»  Germoplasma melhorado
•  Plantas Introduzidas
Procedimentos
•  Adaptação de germoplasma exótico
•  Milho tropical cultivado em regiões temperadas
•  Soja cultivada no cerrado brasileiro
•  Estratégias
Ervas Invasoras
•  Pouco usadas
•  Girassol
•  Resistência a insetos e pragas
Germoplasma silvestre
•  Características indesejáveis: a maioria
•  Características desejáveis
•  Resistência a pragas e doenças
•  Retrocruzamento
•  Pool ou complexo gênico
Adaptação de germoplasma
M
E
L
H
O
R
A
M
E
N
T
O
36% ---46% em 2015
Melhoramento genético
•  Melhoramento Genético
•  Seleção e Utilização do germoplasma
•  Métodos de Melhoramento
•  Milho e Sorgo
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Hibridação - 1930
!990: 60 anos após
–  Sorgo: 455%
–  Milho: 471%
–  Trigo: 191%
–  Soja: 159%
Hallauer (1981)
–  Práticas culturais
–  Altas densidades de plantio
–  Uso de híbridos
Melhoramento
•  Norman Borlaug - 1940
•  Arroz
•  Trigo
–  Green Revolution
–  Terceiro Mundo
–  Trigo - Borlaug et al. 1969
»  Trigo anão
»  Produção quadruplicada
»  México 1955-1969.
–  Arroz: Cultivar: IR-8
»  Porte da planta: baixo
»  Insensível ao fotoperíodo
Outros Exemplos
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Resistência à insetos
Resistência à doenças
Tolerância à seca
Melhoria ao aspecto nutricional
Adaptação
Altura de planta
Macho esterilidade citoplasmática-genética
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Milho
Girassol
Sorgo
Trigo
Arroz
»  Espécies silvestres
»  Espécies invasoras
Razões do baixo uso das coleções
Pré-melhoramento
O termo se refere a transferência de
genes ou combinações gênicas
de um germoplasma não
adaptado para um material elite
ou melhorado.
(FAO, 1996)
Pré-melhoramento
Programas de Pré-melhoramento